使用单位驱动实现量子热力学测量的普适提升
量子物理
2026-04-28 v3
摘要
量子热力学测量旨在实现量子尺度内的温度确定精度。标准平衡方法局限于由静态能量涨动决定的量子费米信息，因而在固定温度范围之外失去灵敏度。因此，近期提出了非平衡策略以克服这些限制，但其优势通常具有模型依赖性或针对特定目的进行优化。本文建立了一个通用且与模型无关的结果，表明任何作用于热化探针的温度相关单位驱动，都能提升其相对于平衡值的量子费米信息。这种信息增益通过量化统计可区分性流动的信息电流的正半定性核函数进行解析表达。我们的结果结合对信息增益与控制成本关系的分析，基准测试于驱动自旋 的热力学计量器上，进一步表明共振调制在恢复费米信息随时间平方标度方面具有显著作用，并允许将灵敏度峰值跨越任意温度范围进行位移。
引用
@article{arxiv.2511.19631,
title = {Shake before use: universal enhancement of quantum thermometry by unitary driving},
author = {Emanuele Tumbiolo and Lorenzo Maccone and Chiara Macchiavello and Matteo G. A. Paris and Giacomo Guarnieri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.19631},
year = {2026}
}
备注
20 pages, 5 figures. v3: Accepted for publication in Physical Review Letters. Main-text edits include a new discussion of control cost. The Supplemental Material has been revised and expanded with new sections on the motivation for temperature-dependent driving, the relation between the dynamical increment and coherence generation, and a detailed discussion of control cost